Question

渗透与渗流

Answer 1

（一）渗透

地下水受重力作用在空隙介质中的运动称渗透。空隙介质是指由固体骨架和相互联通的孔隙或裂隙（包括溶蚀裂隙等）两部分组成的整体。

如图1-1所示，由于固体骨架排列的随机性，必然使空隙大小、形状、延伸方向及相互排列没有固定规律。这就使得在孔隙中的地下水运动方向、速度大小随时而改变，就是在同一孔隙中也会因距固体骨架的距离不同而速度不同。针对地下水运动的复杂性，地下水动力学中一般采用两种研究方法：一种是研究地下水在孔隙介质中的微观运动，用统计学的方法来确定地下水运动的宏观性规律；另一种是对大量微观运动进行宏观研究，采用试验及数学分析方法，得出各种运动条件下地下水运动的基本规律。第二种方法简单有效，常被采用，要求对实际地下水流进行概化。

图1-1 地下水在空隙介质中的运动

（二）渗流

渗流就是对实际水流进行概化了的假想渗透水流。

对实际水流进行概化时，一不考虑骨架的存在，认为孔隙和骨架所占的空间都被水充满；二不考虑地下水实际运动的方向和途径，用地下水总的运动方向代替，如图1-1所示。

使用渗流时，须满足以下条件，才能正确地反映实际地下水流的特征：

1）通过任一过水断面的渗流量与通过该断面的实际流量相等；

2）作用于任一断面上的渗流压强（压力）与作用于该面积上的实际水流渗透压强（压力）相等；

3）渗流通过任一体积所受的阻力与实际水流通过该体积所受的阻力相等。

为了满足上述条件，要求渗流场边界条件与实际水流的边界条件相同。

由于渗流在渗流场内是连续的，表征渗流特征的运动要素，如渗流压强、渗流速度等应是流场坐标的连续函数。

（三）渗流与渗透的关系

在渗流场中取一个过水断面，面积为ω，其中的空隙断面为ω′。通过ω′的实际地下水流量为Q，则地下水的实际流速（即断面ω′上的平均值）为

地下水动力学

而渗流速度（即面积为ω上的平均值）为

地下水动力学

因

所以

V=nU （1-3）

而通常空隙率n≪1，所以U≫V，即地下水的实际流速总是大于渗流速度。